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通过氦-氮气体混合物脉冲激光烧蚀制备的硅基纳米晶体的光致发光调控
摘要： 采用氦气（He）-氮气（N?）混合气体（压力维持在0.5-5托的减压环境）中硅靶材脉冲激光烧蚀法，我们制备出具有强光致发光（PL）特性的基底支撑硅（Si）纳米晶薄膜，其发光特性与He/N?比例相关。研究表明：纯He气氛烧蚀时，Si纳米晶呈现分别位于"红-近红外"（峰值760 nm）和"绿色"（中心550 nm）光谱区的PL谱带，这分别归因于小尺寸Si纳米晶的量子限域激子态及非晶硅亚氧化物（a-SiO?）包覆层的局域电子态；而引入N?后会产生中心波长580 nm的强"绿黄色"PL谱带，该谱带源自Si纳米晶非晶氮氧化物（a-SiN?O?）包覆层的辐射复合。具有SiO?和a-SiN?O?包覆层的Si纳米晶PL瞬态过程显示微秒及亚微秒量级的非指数衰减，其衰减速率取决于混合气体中的氮含量。经超声研磨分散于水后，这些Si纳米晶可作为高效无毒生物成像标记物，而观察到的光谱调控效应使得该标记物的PL发射能适配特定生物成像需求。
关键词： 气体中脉冲激光烧蚀、脉冲激光沉积、硅量子点、生物成像、硅纳米颗粒、量子限制效应、光致发光、氧氮化硅
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过氮化硅和氧氮化硅/氮化硅叠层增强可预测量子效率探测器的表面钝化
摘要： 本文研究了三种用于可预测量子效率探测器的钝化薄膜：两种不同成分的SiNx单层膜和一种以SiNx为顶层的SiNxOy双层堆叠结构，所有薄膜均沉积在极高电阻率硅衬底上。除常规表征方法外，我们还采用偏压光致发光成像（PL-V）和高压浸泡等新方法来调控薄膜中的固定电荷密度Qf。所有薄膜经沉积退火后均展现出优异的钝化性能，其中氮氧化物堆叠结构钝化效果最佳，使有效载流子寿命接近20毫秒。该数值源于较高的固定电荷密度（Qf=1.12×1012 cm?2）与低界面缺陷密度（S0,n=6.0×102 cm/s），其化学钝化效果比所研究的氮化物高出一个数量级。两种氮化物薄膜均易通过电压浸泡带电，使有效载流子寿命提升约20%?；诙刍阅?，光电探测器器件模拟预测：采用任一钝化层制备的自感应光电二极管，在室温选定波长下内部量子亏损远低于1ppm，因此所有研究材料都是此类光电二极管钝化层的优质候选材料。
关键词： 光致发光成像、表面钝化、氮化硅、高压浸泡、可预测量子效率探测器、氧氮化硅
更新于2025-09-09 09:28:46
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等离子体增强原子层沉积制备的硅氧氮薄膜的微观结构、化学、光学及电学性能测量
摘要： 在本研究中，通过等离子体增强原子层沉积技术在硅(100)衬底上精确制备了不同氧浓度（即SiON薄膜）的氮化硅(SiNx)薄膜，从而能够系统性地比较研究氧浓度对薄膜性能的影响并获取多项有价值的结果。具体而言，采用X射线反射率、X射线光电子能谱、原子力显微镜和光谱椭偏仪等方法，对SiON薄膜的微观结构、光学及电学特性进行了全面表征。实验结果表明：随着氧浓度降低，薄膜表面粗糙度从0.13nm增至0.2nm；折射率随氧浓度下降从1.55升高至1.86；通过氧1s峰分析测定的这些薄膜带隙能量则从6.2eV降至4.8eV。此外，I-V测试显示高氧浓度薄膜具有更低的漏电流和更好的绝缘性能。这些结果证实氧含量对所制备SiNx薄膜的微观结构、光学特性和电学性能具有显著影响。
关键词： 氮化硅，氧氮化硅，氧污染，光学特性，等离子体增强原子层沉积
更新于2025-09-04 15:30:14